Misioni i udhëhequr nga NASA për të hartuar ndotjen e ajrit në 3D mbi Megacities

Këtë verë, ndërsa tymi i zjarrit mbulon sipërfaqe të mëdha të Amerikës së Veriut dhe mjegulla e verës e ndezur nga nxehtësia arrin kulmin e saj sezonal, NASA dhe partnerët e saj po vendosin disa mjete të reja për të vëzhguar cilësinë e ajrit dhe ndotjen nga rruga në stratosferë.

I lëshuar në orbitë në fillim të kësaj pranvere, TEMPO, shkurt për Emisionet Troposferike: Monitorimi i Ndotjes, është instrumenti i parë satelitor që do të matë cilësinë e ajrit mbi Amerikën e Veriut çdo orë (gjatë orëve të ditës) dhe me rezolucion prej disa miljesh katrorë. Fusha e tij e shikimit shtrihet nga Mexico City në Kanadanë qendrore dhe nga Oqeani Atlantik në Paqësor. Instrumenti më i ri i kimisë atmosferike i NASA-s së shpejti do të fillojë transmetimin e të dhënave për përdorim shkencor.

Ndërkohë, rreth 22,000 milje më poshtë, një mision i veçantë i NASA-s do të plotësojë matjet e reja satelitore me vëzhgime të cilësisë së ajrit nga terreni. Fushata e verës 2023 përfshin një flotë avionësh, laboratorë me rrota, balona meteorologjike dhe qindra shkencëtarë që janë mobilizuar për të gjurmuar ndotjen në detaje të paprecedentë. Ky mision, Synergistic TEMPO Air Quality Science (STAQS), po shqyrton ajrin që thithim në disa qendra të popullsisë së Amerikës së Veriut: New York City, Chicago, Los Angeles dhe Toronto. Qëllimi është të hartohen ndotësit e ajrit nga toka në troposferën e sipërme, të gjurmohet nga vijnë dhe si ndryshojnë orë pas ore dhe të identifikohen lagjet e ekspozuara në mënyrë disproporcionale ndaj ajrit të pashëndetshëm.

“Është kombinimi i të dhënave satelitore, ajrore dhe tokësore që do të ndihmojë në përgjigjen e pyetjes themelore: çfarë po marrim frymë?” tha Barry Lefer, kreu i Programit të Përbërjes Troposferike në selinë e NASA-s në Uashington. “Ne mund të hartojmë pabarazitë si kurrë më parë.”

Një nga ndotësit kryesorë që ekipi i STAQS dhe TEMPO do të monitorojnë është dioksidi i azotit, ose NO2, i cili zakonisht emetohet nga tubacionet e gazit dhe tymi dhe një përbërës kyç në ozonin e nivelit të tokës ose smogun. Misionet do të matin gjithashtu grimcat e imëta, komponimet organike të paqëndrueshme si formaldehidi dhe metani dhe dioksidi i karbonit, të cilët janë gazra të fuqishëm serë që bllokojnë nxehtësinë në atmosferën e Tokës.

Ekipi i STAQS nuk po funksionon i vetëm. NOAA po udhëheq fushatën plotësuese në terren AEROMMA për të studiuar ndotjen e ajrit këtë verë, një nga disa përpjekjet e udhëhequra nga qeveria dhe universitetet. Me bashkëpunëtorë nga më shumë se 20 universitete, disa konsorciume rajonale, qeveri shtetërore dhe vendore, plus NOAA, NASA dhe agjenci të tjera federale, shkencëtarët po punojnë së bashku për të “ndërtuar një komunitet të cilësisë së ajrit nga bregdeti në breg që është më i fortë se shuma e tij. pjesë”, tha Lefer.

Përmirësimi i cilësisë së ajrit është një nga historitë e mëdha të suksesit të disa dekadave të fundit, tha Laura Judd, menaxhere e programit të asociuar për Aplikimet e Shëndetit dhe Cilësisë së Ajrit në Programin e Shkencave të Aplikuara të NASA-s. Rregulloret kanë çuar në reduktime të konsiderueshme në emetimet e dëmshme të NO2 dhe kanë ulur dioksidin e squfurit – një nxitës i shiut acid – në mënyrë dramatike, saqë ky i fundit mund të jetë i vështirë për t’u zbuluar duke përdorur instrumente satelitore.

“Por sfida është se çështjet e cilësisë së dobët të ajrit po bëhen më të lokalizuara,” tha Judd.

Për shembull, në Çikago – një qendër mallrash – ekipi STAQS do të monitorojë ozonin që grumbullohet përgjatë vijës bregdetare të Liqenit të Miçiganit, si dhe nivele të larta të shkarkimit të kamionëve që ndikojnë në lagjet përreth depove të mëdha. Përcaktimi i mospërputhjeve të tilla është jetësor sepse kur nivelet lokale të ndotjes së ajrit tejkalojnë standardet federale, ndotësit mund të përkeqësojnë sëmundjet e mushkërive si astma, emfizema dhe bronkiti kronik tek njerëzit që jetojnë dhe punojnë në zonë.

“A janë ndotësit lokalë të ajrit të përqendruar rreth aeroporteve? A vijnë nga automjetet që nuk punojnë pranë depove?” tha Judd, i cili drejton komponentin ajror të STAQS. “Njerëzit që marrin vendime për cilësinë e ajrit që ndikojnë në komunitetet kanë nevojë për informacionin më të saktë dhe të saktë të mundshëm.”

Për të mundësuar atë nivel saktësie, ekipi i saj po vendos dy aeroplanë kërkimorë të pajisur me sensorë në distancë, duke përfshirë spektrometrat që shërbejnë si përfaqësues për instrumentin e ri TEMPO në hapësirë. “TEMPO në aeroplan” do të montohet në një avion Gulfstream-V të ofruar nga Qendra Hapësinore Johnson e NASA-s dhe do të fluturojë mbi qytetet e synuara për të hartuar ndotësit deri në tre herë në ditë. Qëllimi është të kuptojmë më mirë se si faktorë të tillë si modelet e trafikut dhe moti ndikojnë në cilësinë e ajrit në periudha të ndryshme të ditës. Ai gjithashtu do t’i ndihmojë shkencëtarët të vlerësojnë të dhënat e hershme që vijnë nga “gjëja e vërtetë” në orbitën mbi Tokë.

Është kritike të kuptojmë se si cilësia e ajrit ndryshon orë pas ore, milje pas milje, sepse çdo komunitet ka një histori unike për të treguar, tha John Sullivan, i cili drejton operacionet tokësore për STAQS dhe studion kiminë atmosferike nga Qendra e Fluturimeve Hapësinore e NASA-s Goddard. Ndërsa avionët fluturojnë lart, ekipet e mbështetjes tokësore do të përdorin rimorkio kërkimore të pajisura me sensorë të teknologjisë së fundit.

“Së bashku ne mund të marrim një perspektivë 3-D të ndotjes së ajrit që lëviz dhe përzihet në shtresa të ndryshme të ajrit,” tha Sullivan, shkencëtar i projektit të Rrjetit Troposferik të Ozonit Lidar (TOLNet), një rrjet lazerësh me fuqi të lartë që përdoret për të identifikuar dhe lokalizuar. ndotësve. Për shembull, gjatë një vendosjeje të STAQS në Nju Jork, ekipet tokësore bashkëpunuan për të gjurmuar një shtëllungë ozoni 1.5 milje (2.4 kilometra) të lartë që lëvizte në drejtim të erës përgjatë Long Island Sound dhe vijës bregdetare të Connecticut brenda një periudhe 8-orëshe.

Instrumentet e sensorit në distancë si TOLNet dhe Pandora — një rrjet global i spektrometrave të skanimit të qiellit që matin shumë nga të njëjtat gazra gjurmë si TEMPO — do të funksionojnë rregullisht gjatë fushatës STAQS, duke ofruar “pika ankorimi” vëzhgimi për misionin. Për më tepër, shumë nga instrumentet STAQS do të operohen në zonat ku ka pajisje ekzistuese për analizimin e gjurmëve të gazit të menaxhuara nga agjencitë kombëtare dhe lokale të cilësisë së ajrit. Kombinimi i përpjekjeve dhe mjeteve matëse do t’i lejojë shkencëtarët të krahasojnë dhe të shtojnë të gjitha vëzhgimet.

“Në fund të ditës, super-përdoruesit e gjetjeve të STAQS dhe të dhënave TEMPO do të jenë agjencitë shtetërore dhe lokale të cilësisë së ajrit, të cilët në thelb po përpiqen të adresojnë pyetjet në lidhje me shëndetin publik dhe transportin kimik të ndotësve të ajrit,” tha Sullivan. “Ne duam t’u ofrojmë atyre të dhëna që mund të ndihmojnë në përgjigjen e këtyre pyetjeve.